JP2014151682A - Vehicle mounted with fuel cell and operation method for the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ダッシュボード前方に形成されたフロントルーム内に燃料電池が搭載される燃料電池搭載車両及びその運転方法に関する。 The present invention relates to a fuel cell-equipped vehicle in which a fuel cell is mounted in a front room formed in front of a dashboard, and a driving method thereof.
例えば、固体高分子型燃料電池は、高分子イオン交換膜からなる電解質膜の両側に、アノード電極とカソード電極とが配設された電解質膜・電極構造体(MEA)を、セパレータによって挟持した発電セルを備えている。この種の燃料電池は、通常、所定の数の発電セルを積層することにより、例えば、車載用燃料電池スタックとして使用されている。 For example, in a polymer electrolyte fuel cell, an electrolyte membrane / electrode structure (MEA) in which an anode electrode and a cathode electrode are disposed on both sides of an electrolyte membrane made of a polymer ion exchange membrane is sandwiched between separators. Has a cell. This type of fuel cell is usually used as an in-vehicle fuel cell stack, for example, by stacking a predetermined number of power generation cells.
この車載用燃料電池スタックでは、燃料電池を車両のフロントルーム(モータルーム)に配置する構成が知られている。その際、フロントルーム内には、燃料電池から燃料ガスが漏れるおそれがあり、前記燃料ガスの漏れを検出可能な燃料ガス検出装置が採用されている。 In this in-vehicle fuel cell stack, a configuration in which the fuel cell is arranged in the front room (motor room) of the vehicle is known. At this time, fuel gas may leak from the fuel cell in the front room, and a fuel gas detection device capable of detecting the leakage of the fuel gas is employed.
例えば、特許文献1に開示されている車両用燃料ガス検出装置が知られている。この車両用燃料ガス検出装置は、車両のフロントルームに搭載された燃料電池を有する燃料電池システムと、前記燃料電池システムから漏洩した燃料ガスを検出する燃料ガス検出手段とを備えている。そして、車両は、開閉式で、且つ閉じた状態ではフロントルーム全体を覆うフードを設け、燃料ガス検出手段は、前記フードのフロントルームと対向する側で、且つ最も車室に近い側の位置に設けられている。
For example, a vehicle fuel gas detection device disclosed in
上記のように、特許文献1では、燃料電池が車両のフロントルームに配置されている。このため、フロントルーム内では、燃料電池から水素が漏れた状態で、空調装置(エアコンユニット)が作動される場合がある。その際、空調装置の外気導入口は、フロントルーム内に開口しており、前記外気導入口から水素が吸引されてしまい、車室(キャビン)内に前記水素が進入するおそれがある。
As described above, in
本発明は、この種の問題を解決するものであり、簡単な構成で、燃料電池から漏洩する水素が空調装置に吸引されることを確実に抑制することができ、車室内に前記水素が導入されることを可及的に阻止することが可能な燃料電池搭載車両及びその運転方法を提供することを目的とする。 The present invention solves this type of problem, and with a simple configuration, hydrogen leaking from the fuel cell can be reliably suppressed from being sucked into the air conditioner, and the hydrogen is introduced into the vehicle interior. It is an object of the present invention to provide a fuel cell-equipped vehicle capable of preventing the occurrence of the failure and a driving method thereof.
本発明は、ダッシュボード前方に形成されたフロントルーム内に搭載される燃料電池と、前記フロントルーム内に配置される水素検出部と、前記フロントルーム内に開口され、該フロントルームを通流した空気を導入する外気導入口、ダッシュボード後方に形成された車室内の空気を導入する内気導入口、及び空調用空気導入経路を前記外気導入口と前記内気導入口とに切り替える経路切り替え機構を備える空調装置と、前記空調装置を制御する制御装置と、を備える燃料電池搭載車両及びその運転方法に関するものである。 The present invention relates to a fuel cell mounted in a front room formed in front of a dashboard, a hydrogen detector disposed in the front room, an opening in the front room, and flowing through the front room. An outside air introduction port for introducing air, an inside air introduction port for introducing air in a vehicle compartment formed at the rear of the dashboard, and a path switching mechanism for switching an air conditioning air introduction route between the outside air introduction port and the inside air introduction port The present invention relates to a fuel cell vehicle equipped with an air conditioner and a control device for controlling the air conditioner, and an operation method thereof.
この燃料電池搭載車両では、制御装置は、水素検出部により検出されたフロントルーム内の水素濃度が、閾値以上であるか否かを判定する水素濃度判定部と、検出された前記フロントルーム内の水素濃度が、前記閾値以上であると判定された際、空調装置の運転状況に関わらず、空調用空気導入経路を内気導入口に切り替えるために、経路切り替え機構を制御する切り替え機構制御部と、を備えている。 In this fuel cell-equipped vehicle, the control device includes a hydrogen concentration determination unit that determines whether or not the hydrogen concentration in the front room detected by the hydrogen detection unit is equal to or higher than a threshold value, and the detected inside of the front room. A switching mechanism control unit that controls the path switching mechanism to switch the air conditioning air introduction path to the inside air introduction port regardless of the operation status of the air conditioner when it is determined that the hydrogen concentration is equal to or higher than the threshold value; It has.
また、この燃料電池搭載車両では、空調装置は、車室内に空気を供給するためのブロアを備え、制御装置は、検出されたフロントルーム内の水素濃度が、閾値以上であると判定された際、前記ブロアの駆動を停止させるブロア制御部を備えることが好ましい。 Further, in this fuel cell vehicle, the air conditioner includes a blower for supplying air into the passenger compartment, and the control device determines that the detected hydrogen concentration in the front room is greater than or equal to the threshold value. It is preferable that a blower control unit for stopping the drive of the blower is provided.
さらに、この燃料電池搭載車両では、外気導入口は、フロントルームの上方を開閉自在なフード部材とダッシュボードの上部との間隙に隣接して配置されることが好ましい。 Further, in this fuel cell vehicle, the outside air inlet is preferably arranged adjacent to the gap between the hood member that can be opened and closed above the front room and the upper part of the dashboard.
さらにまた、この運転方法は、水素検出部により検出されたフロントルーム内の水素濃度が、閾値以上であるか否かを判定する工程と、検出された前記フロントルーム内の水素濃度が、前記閾値以上であると判定された際、空調装置の運転状況に関わらず、空調用空気導入経路を内気導入口に切り替える工程と、を有している。 Furthermore, in this operation method, the step of determining whether or not the hydrogen concentration in the front room detected by the hydrogen detector is equal to or higher than the threshold value, and the detected hydrogen concentration in the front room is the threshold value. And a step of switching the air-conditioning air introduction path to the inside air introduction port regardless of the operation status of the air-conditioning apparatus.
また、この運転方法では、空調装置は、車室内に空気を供給するためのブロアを有しており、検出されたフロントルーム内の水素濃度が、閾値以上であると判定された際、前記ブロアの駆動を停止させている。 In this operation method, the air conditioner has a blower for supplying air into the passenger compartment, and when it is determined that the detected hydrogen concentration in the front room is equal to or higher than the threshold value, the blower The drive is stopped.
本発明によれば、フロントルーム内に搭載されている燃料電池からの水素漏れが検出された際、空調装置では、空調用空気導入経路が内気導入口に切り替えられている。このため、外気導入口は、フロントルームから閉塞され、前記フロントルーム内の水素が、前記外気導入口に吸引されることを確実に阻止することができる。 According to the present invention, when hydrogen leakage from the fuel cell mounted in the front room is detected, the air conditioning air introduction path is switched to the inside air introduction port in the air conditioner. For this reason, the outside air inlet is blocked from the front room, and the hydrogen in the front room can be reliably prevented from being sucked into the outside air inlet.
従って、空調装置から車室内に水素が進入することがない。特に、燃料電池電気自動車の走行により発生し易いラム圧によって、空調装置から車室に水素が流入することを抑制することが可能になる。これにより、簡単な構成で、燃料電池から漏洩する水素が空調装置に吸引されることを確実に抑制することができ、車室内に前記水素が導入されることを可及的に阻止することが可能になる。 Therefore, hydrogen does not enter the passenger compartment from the air conditioner. In particular, it is possible to prevent hydrogen from flowing from the air conditioner into the passenger compartment due to the ram pressure that is likely to occur when the fuel cell electric vehicle is traveling. Thereby, it is possible to reliably suppress the hydrogen leaking from the fuel cell from being sucked into the air conditioner with a simple configuration, and to prevent the introduction of the hydrogen into the passenger compartment as much as possible. It becomes possible.
図1及び図2に示すように、本発明の実施形態に係る燃料電池電気自動車(燃料電池搭載車両)10は、自動車車体12を備える。
As shown in FIGS. 1 and 2, a fuel cell electric vehicle (vehicle equipped with a fuel cell) 10 according to an embodiment of the present invention includes an
自動車車体12は、ダッシュボード14及びフロントガラス16により車室(キャビン)17を形成するとともに、前記ダッシュボード14の前方には、フロントルーム(モータールーム)18が形成される。ダッシュボード14の上方先端には、フロントガラス16の前端部16aが配置される。フロントルーム18の上部は、フロントカバー(フード部材)20により開閉自在である。
The
自動車車体12は、一対のメインフレーム22を備え、前記メインフレーム22は、車長方向(矢印A方向)に延在してフロントルーム18内の先端まで配置されるとともに、車幅方向(図2中、矢印B方向)に連結される。図1に示すように、メインフレーム22には、燃料電池ユニット26が取り付けられる。
The
図2に示すように、燃料電池ユニット26は、複数の発電セル28が車幅方向(矢印B方向)に積層される燃料電池スタック30を備える。発電セル28の積層方向両端には、ターミナルプレート32a、32b、絶縁プレート34a、34b及びエンドプレート36a、36bが配置される。なお、発電セル28は、車長方向(矢印A方向)や車高方向(矢印C方向)に積層されてもよい。
As shown in FIG. 2, the
発電セル28は、図示しないが、電解質膜・電極構造体(MEA)を一対のセパレータ(金属セパレータ又はカーボンセパレータ)により挟持して構成される。エンドプレート36aには、複数の発電セル28の積層方向に沿って燃料ガスを供給する燃料ガス供給マニホールド38a、前記燃料ガスを排出する燃料ガス排出マニホールド38b、酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給マニホールド40a及び前記酸化剤ガスを排出する酸化剤ガス排出マニホールド40bが設けられる。
Although not shown, the
エンドプレート36bには、図示しないが、複数の発電セル28の積層方向に沿って冷却媒体を供給する冷却媒体供給マニホールド及び前記冷却媒体を排出する冷却媒体排出マニホールドが設けられる。エンドプレート36a、36bは、取り付け部材42a、42bを介してメインフレーム22に固定される。
Although not shown, the
図1に示すように、メインフレーム22には、駆動モータ44が取り付けられるとともに、前記駆動モータ44は、左右両側の車軸46L、46Rに連結される。各車軸46L、46Rには、ホイール48L、48Rが装着される。
As shown in FIG. 1, a
図1及び図2に示すように、ダッシュボード14の上方先端には、フロントガラス16から流れ落ちる雨水を通過させるための通気孔50が形成される。フロントガラス16の前端部16aの下方には、排水用のカウル部材52が配置される。カウル部材52は、車幅方向に延在するとともに、その車幅方向両端は、自動車車体12に固定される。
As shown in FIGS. 1 and 2, a
図1及び図3に示すように、ダッシュボード14には、車室17側から空調装置54が取り付けられる。空調装置54は、フロントルーム18内に開口され、前記フロントルーム18を通流した空気を導入する外気導入口56、ダッシュボード14の後方に形成された車室17内の空気を導入する内気導入口58、及び空調用空気導入経路60を前記外気導入口56と前記内気導入口58とに切り替える経路切り替えダンパー(経路切り替え機構)62を備える。
As shown in FIGS. 1 and 3, an
空調用空気導入経路60は、外気導入口56又は内気導入口58から吸入した空気を熱交換部(図示しない)に供給するための流路であり、前記熱交換部により温度調整された空気は、車室17内に噴出される。空調装置54は、車室17内に空気を供給するためのブロア(又はファン)64を備える。
The air-conditioning
外気導入口56は、フロントルーム18の上方を開閉自在なフロントカバー20とダッシュボード14の上部との間隙に隣接して配置される。具体的には、外気導入口56は、カウル部材52の側方上部に開口して設けられる。
The outside
フロントカバー20の裏面には、燃料電池ユニット26の上方に位置して水素センサ(水素検出部)66が、直接、又は、図示しないフレーム等を介装して取り付けられる。燃料電池ユニット26には、制御装置であるECU68が装着される。
A hydrogen sensor (hydrogen detection unit) 66 located above the
図4に示すように、ECU68は、水素センサ66により検出されたフロントルーム18内の水素濃度が、閾値以上であるか否かを判定する水素濃度判定部70と、検出された前記フロントルーム18内の水素濃度が、前記閾値以上であると判定された際、空調装置54の運転状況に関わらず、空調用空気導入経路60を内気導入口58に切り替えるために、経路切り替えダンパー62を制御する切り替え機構制御部72と、を備える。
As shown in FIG. 4, the
ECU68は、さらに検出されたフロントルーム18内の水素濃度が、閾値以上であると判定された際、ブロア64の駆動を停止させるブロア制御部74を備える。なお、水素濃度の閾値は、車室17内に実際に導入される水素濃度等に基づいて、適宜設定される。
The
このように構成される燃料電池搭載車両10の動作について、以下に説明する。
The operation of the
燃料電池ユニット26では、図2に示すように、エンドプレート36aに設けられている燃料ガス供給マニホールド38aに、燃料ガスとして水素ガスが供給されるとともに、酸化剤ガス供給マニホールド40aに、酸化剤ガスとして空気が供給される。
In the
これにより、各発電セル28で発電が行われ、燃料電池ユニット26からの出力電力は、例えば、駆動モータ44に送られる。このため、燃料電池搭載車両10は、駆動モータ44の回転作用下に走行可能となる。
As a result, power is generated in each
一方、エンドプレート36b側では、図示しない冷却媒体供給マニホールドに冷却媒体が供給される。従って、各発電セル28が冷却されて所望の温度範囲内に維持される。
On the other hand, on the
次いで、本発明に係る運転方法について、図5に示すフローチャートに沿って以下に説明する。 Next, the operation method according to the present invention will be described below along the flowchart shown in FIG.
フロントルーム18内の水素濃度は、水素センサ66により検出されている(ステップS1)。ECU68では、検出された水素濃度が、閾値以上であるか否かが水素濃度判定部70により判定される(ステップS2)。
The hydrogen concentration in the
検出された水素濃度が、閾値以上であると判定されると(ステップS2中、YES)、ステップS3に進む。ステップS3では、空調装置54のブロア64が駆動されているか否かが判断される。ブロア64が駆動中であると判断されると(ステップS3中、YES)、ステップS4に進んで、ブロア制御部74により前記ブロア64の駆動が停止される。
If it is determined that the detected hydrogen concentration is equal to or higher than the threshold value (YES in step S2), the process proceeds to step S3. In step S3, it is determined whether or not the
さらに、ステップS5に進んで、切り替え機構制御部72により経路切り替えダンパー62が制御される。このため、空調用空気導入経路60は、内気導入口58に切り替えられ、外気導入口56がフロントルーム18から閉塞される(図4中、実線参照)。
In step S5, the
一方、ステップS3において、ブロア64が停止中であると判断されると(ステップS3中、NO)、ステップS5に進む。従って、空調装置54の運転状況に関わらず、切り替え機構制御部72の作用下に、空調用空気導入経路60が内気導入口58に切り替えられる。
On the other hand, if it is determined in step S3 that the
このように、本実施形態では、フロントルーム18内に搭載されている燃料電池スタック30からの水素漏れが検出された際、空調装置54では、空調用空気導入経路60が内気導入口58に切り替えられている。これにより、外気導入口56は、フロントルーム18から閉塞され、前記フロントルーム18内の水素が、前記外気導入口56に吸引されることを確実に阻止することができる。
Thus, in this embodiment, when hydrogen leakage from the
このため、空調装置54から車室17内に水素が進入することがない。特に、燃料電池電気自動車10の走行により発生し易いラム圧によって、空調装置54から車室17に水素が流入することを抑制することが可能になる。従って、簡単な構成で、燃料電池スタック30から漏洩する水素が空調装置54に吸引されることを確実に抑制することができ、車室17内に前記水素が導入されることを可及的に阻止することが可能になるという効果が得られる。
For this reason, hydrogen does not enter the
10…燃料電池電気自動車 12…自動車車体
14…ダッシュボード 16…フロントガラス
17…車室 18…フロントルーム
22…メインフレーム 26…燃料電池ユニット
28…発電セル 44…駆動モータ
50…通気孔 52…カウル部材
54…空調装置 56…外気導入口
58…内気導入口 60…空調用空気導入経路
62…経路切り替えダンパー 64…ブロア
66…水素センサ 68…ECU
70…水素濃度判定部 72…切り替え機構制御部
74…ブロア制御部
DESCRIPTION OF
70 ... Hydrogen
Claims (5)
前記フロントルーム内に配置される水素検出部と、
前記フロントルーム内に開口され、該フロントルームを通流した空気を導入する外気導入口、ダッシュボード後方に形成された車室内の空気を導入する内気導入口、及び空調用空気導入経路を前記外気導入口と前記内気導入口とに切り替える経路切り替え機構を備える空調装置と、
前記空調装置を制御する制御装置と、
を備える燃料電池搭載車両であって、
前記制御装置は、前記水素検出部により検出された前記フロントルーム内の水素濃度が、閾値以上であるか否かを判定する水素濃度判定部と、
検出された前記フロントルーム内の水素濃度が、前記閾値以上であると判定された際、前記空調装置の運転状況に関わらず、前記空調用空気導入経路を前記内気導入口に切り替えるために、前記経路切り替え機構を制御する切り替え機構制御部と、
を備えることを特徴とする燃料電池搭載車両。 A fuel cell mounted in a front room formed in front of the dashboard;
A hydrogen detector disposed in the front room;
An outside air introduction port that opens into the front room and introduces air that has flowed through the front room, an inside air introduction port that introduces air in the passenger compartment formed at the rear of the dashboard, and an air-conditioning air introduction path are defined as An air conditioner including a path switching mechanism for switching between an introduction port and the inside air introduction port;
A control device for controlling the air conditioner;
A vehicle equipped with a fuel cell,
The control device includes a hydrogen concentration determination unit that determines whether or not the hydrogen concentration in the front room detected by the hydrogen detection unit is equal to or greater than a threshold value;
When it is determined that the detected hydrogen concentration in the front room is equal to or higher than the threshold value, the air conditioning air introduction path is switched to the room air introduction port regardless of the operation status of the air conditioner. A switching mechanism control unit for controlling the path switching mechanism;
A vehicle equipped with a fuel cell.
前記制御装置は、検出された前記フロントルーム内の水素濃度が、前記閾値以上であると判定された際、前記ブロアの駆動を停止させるブロア制御部を備えることを特徴とする燃料電池搭載車両。 2. The fuel cell vehicle according to claim 1, wherein the air conditioner includes a blower for supplying air into the vehicle interior.
The fuel cell-equipped vehicle, comprising: a blower control unit that stops driving of the blower when it is determined that the detected hydrogen concentration in the front room is equal to or greater than the threshold value.
前記フロントルーム内に配置される水素検出部と、
前記フロントルーム内に開口され、該フロントルームを通流した空気を導入する外気導入口、ダッシュボード後方に形成された車室内の空気を導入する内気導入口、及び空調用空気導入経路を前記外気導入口と前記内気導入口とに切り替える経路切り替え機構を備える空調装置と、
前記空調装置を制御する制御装置と、
を備える燃料電池搭載車両の運転方法であって、
前記水素検出部により検出された前記フロントルーム内の水素濃度が、閾値以上であるか否かを判定する工程と、
検出された前記フロントルーム内の水素濃度が、前記閾値以上であると判定された際、前記空調装置の運転状況に関わらず、前記空調用空気導入経路を前記内気導入口に切り替える工程と、
を有することを特徴とする燃料電池搭載車両の運転方法。 A fuel cell mounted in a front room formed in front of the dashboard;
A hydrogen detector disposed in the front room;
An outside air introduction port that opens into the front room and introduces air that has flowed through the front room, an inside air introduction port that introduces air in the passenger compartment formed at the rear of the dashboard, and an air-conditioning air introduction path are provided as the outside air. An air conditioner including a path switching mechanism for switching between an introduction port and the inside air introduction port;
A control device for controlling the air conditioner;
A method of driving a vehicle equipped with a fuel cell comprising:
Determining whether the hydrogen concentration in the front room detected by the hydrogen detector is equal to or greater than a threshold;
When it is determined that the detected hydrogen concentration in the front room is equal to or higher than the threshold value, regardless of the operation status of the air conditioner, the step of switching the air conditioning air introduction path to the inside air inlet;
A method for driving a vehicle equipped with a fuel cell, comprising:
検出された前記フロントルーム内の水素濃度が、前記閾値以上であると判定された際、前記ブロアの駆動を停止させることを特徴とする燃料電池搭載車両の運転方法。 5. The operation method according to claim 4, wherein the air conditioner has a blower for supplying air into the vehicle interior.
A driving method of a fuel cell-equipped vehicle, wherein driving of the blower is stopped when it is determined that the detected hydrogen concentration in the front room is equal to or higher than the threshold value.
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